一種淨化汙水的方法與流程

2024-03-27 15:36:05

本發明涉及一種淨化汙水的方法。

背景技術：

隨著國內經濟建設的快速發展，各行各業包括石油、化工、電力、冶金、現代農業等均得到迅猛發展，水中的有害物質種類和含量越來越多，生活汙水、工業汙水等已經嚴重影響到作為人類賴以生存的飲用水源。為此，國家和地方政府出臺了越來越嚴格的汙水汙染物排放標準，並且執行力度也日益嚴格。如山東的地方標準要求煉化企業排放汙水COD低於50mg/L，長江沿線煉化企業外排汙水COD要求低於60mg/L。

新的排放要求對煉化企業提出了新的課題，如果汙水汙染物排放不達標，將影響企業的生存，目前汙水處理場二沉池的出水已經難以滿足國家和地方排放標準，為此，各煉化企業正尋求不同的技術以降低汙水的汙染物含量，各自採用了不同的深度處理方法進行汙水三級處理。如通過絮凝、沉降和過濾，或通過曝氣生物濾池、絮凝和過濾等方法進行處理，但是出水水質仍然難以穩定達標。

究其原因，主要是這些三級處理方法無論是物理方法還是生物方法，只能去除部分懸浮COD或者可生化的COD，而對於難降解的化合物則難以去除。因而出現了活性炭吸附、高級氧化、膜分離等技術的應用。活性炭吸附的處理工藝的缺點主要是基建和運行費用較高，且容易產生亞硝酸鹽等致癌物，對突發性汙染適應性差，同時對企業來說活性炭的再生處理困難，且再生處理導致新的汙染物產生；膜分離技術應用還不成熟，主要問題是缺少高強度、長壽命、抗汙染、高通量的膜材料，另外還存在膜汙染、濃差極化及 清洗困難等關鍵問題。高級氧化技術使用較為廣泛，其中，芬頓氧化法應用較多，但是需要添加催化劑造成新的汙染物，臭氧氧化法由於國內的臭氧發生技術和工藝比較落後，所以運行費用過高，推廣有難度。最近這些年還有用超聲波、等離子體等技術處理難降解汙水的方法，但這些方法都需要建設昂貴的設備，且現場運行維護的工作量過大。

CN102616883A公開了一種可以將大分子聚合物打碎，使其變成中、小分子聚合物的汙水預處理器，包括：水管和超聲波振動裝置，所述水管的底部或下部設置有進水口，水管的上部開設有出水口，水管的頂部設置有蓋板；所述的超聲波振動裝置包括：超聲波換能器，超聲波換能器通過連接件設置有超聲波振動棒；連接件穿設在蓋板中，超聲波振動棒伸入水管中。其指出採用超聲波振動的方法對汙水進行預處理，能夠將水管中的大分子聚合物變成中、小分子聚合物，提高了後續的物理或化學的處理效率；且通過將多個汙水處理器相串接，形成汙水預處理裝置，減少了汙水在單個水管中的滯留時間，從而提高了汙水處理效率。

CN102674508A公開了一種天然礦物汙水處理淨化劑，利用礦物環狀結構物質的熱電性，壓電性，恆久負離子發生功能，永久較強遠紅外發射功能，電流電場，在催離物條件下，紫外線、放射線、光電效應，微小溫、壓差變化，即引起晶體間的電勢差，發生電離，擊中的電子附著於水、氧分子，使之轉化為負氧離子，激發另類礦物UV所產生的羥基，自由基，充分利用礦物的維層立體結構，進行催化，吸附、離子交換，其吸附性能比活性炭性能更好，不僅能去除水中的濁度、色度、異味、而且對水中有害的重金屬，如：鉻、鎘、鎳、鋅、汞、鐵離子及有機物如酚、六六六、滴滴涕、氨氮、磷酸根離子等物質具有催化吸附交換作用，吸附油、色素懸浮物等特點，用天然礦物汙水處理淨化劑處理印染廢水，去除率達96％，水質達到行業水回用標準。儘管具有如此多優勢，但是其並未公開該礦物是一種什麼物質。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種新的淨化汙水的方法，該方法操作簡單，安全環保，可有效降低汙水的COD，使之達到穩定排放的標準。

為實現前述目的，本發明提供了一種淨化汙水的方法，該方法包括：在加壓下，將汙水與壓電陶瓷層接觸，其中，汙水濁度<15NTU，汙水COD高於60mg/L。

本發明的方法可有效降低汙水的COD，使之達到穩定排放的標準，並且本發明的方法無需添加任何化學添加劑，不會造成二次汙染，且本發明的方法操作簡單，安全環保。

本發明的方法，壓電陶瓷與水直接接觸，能量不損失，且陶瓷本身具有強度高、耐衝擊、耐腐蝕、抗汙染、壽命長的優點，由此使得本發明的方法非常適合於工業應用。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是根據本發明的一種實施方式的壓電陶瓷的剖視圖；

圖2是根據本發明的一種實施方式的壓電陶瓷的剖視圖；

圖3是根據本發明的一種實施方式的壓電陶瓷的剖視圖；

圖4是根據本發明的一種實施方式的壓電陶瓷的剖視圖。

附圖標記說明

1-外殼； 2-內核；

R-外殼與內核之間的間隙。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

如前所述，本發明提供了一種淨化汙水的方法，該方法包括：在加壓下，將汙水與壓電陶瓷層接觸，其中，汙水濁度<15NTU，汙水COD高於60mg/L。

根據本發明的方法，優選汙水COD為63-80mg/L。

滿足前述濁度要求的汙水均可實現本發明的目的，優選所述汙水的濁度為4-12NTU。

根據本發明的方法，優選所述加壓條件包括：壓力為0.2-5MPa。

根據本發明的方法，更優選所述加壓條件包括：壓力為0.5-2MPa。

根據本發明的方法，所述壓力為以大氣壓為0MPa計的相對壓力，即，以現有大氣壓為基準的相對壓力。

本發明對所述壓電陶瓷的形狀和結構無特殊要求，只要保證在加壓下，將汙水與壓電陶瓷層直接接觸即可實現本發明的目的，針對本發明，優選所述壓電陶瓷包括外殼和內核，其中，外殼由具有壓電效應的陶瓷形成，內核由不具有壓電效應的陶瓷形成。

根據本發明的方法，優選外殼和內核的陶瓷質量比為(1-3):1。採用前述質量比，能夠進一步降低汙水的COD。

根據本發明的方法，所述外殼和內核之間存在或不存在間隙均可實現本發明的目的。

本發明中，間隙可以均勻分布也可以不均勻分布，當間隙不均勻分布時，所述間隙指的是外殼與內核之間的間隙的最大距離與最小距離的範圍。

根據本發明的方法，只要保證所述壓電陶瓷包括所述外殼和所述內核， 即可有效的實現本發明的目的，本發明對所述外殼和內核的形狀無特殊要求。

具體地，根據本發明的一種優選實施方式，所述外殼可以為球形結構(包括橢球結構、圓球結構)，內核為球形結構(包括橢球結構、圓球結構)或多面體(例如立方體)結構。

根據本發明，為了使所述壓電陶瓷有效堆疊形成壓電陶瓷層，優選所述外殼為球形結構，特別優選為圓球結構。

根據本發明的一種優選實施方式，所述壓電陶瓷的剖視圖如圖1所示，其中，外殼1為圓球結構，內核2為圓球結構，外殼1與內核2之間的間隙為R，外殼1與內核2共球心，間隙R均勻分布，間隙可以為0或不為0。

根據本發明的一種優選實施方式，所述壓電陶瓷的剖視圖如圖2所示，其中，外殼1為圓球結構，內核2為橢球結構，外殼1與內核2之間的間隙為R，間隙R不均勻分布。

根據本發明的一種優選實施方式，所述壓電陶瓷的剖視圖如圖3所示，其中，外殼1為橢球結構，內核2為橢球結構，外殼1與內核2之間的間隙為R，間隙R不均勻分布。

根據本發明的一種優選實施方式，所述壓電陶瓷的剖視圖如圖4所示，其中，外殼1為圓球結構，內核2為立方體結構，外殼1與內核2之間的間隙為R，間隙R不均勻分布。

本發明僅是示意地例舉了壓電陶瓷的上述幾種機構，除了上述實施方式外，其餘實施方式也在本發明的範圍。

根據本發明的一種優選實施方式，所述壓電陶瓷為球形結構，且直徑為0.8-2.5cm。

本發明對所述具有壓電效應的陶瓷種類無特殊要求，具有壓電效應的陶瓷種類均可用於本發明，針對本發明，優選所述具有壓電效應的陶瓷為無鉛 壓電陶瓷，優選為鈦酸鋇基無鉛壓電陶瓷、鹼金屬鈮酸鹽無鉛壓電陶瓷、含鉍鈣鈦礦型無鉛壓電陶瓷、鉍層狀結構無鉛壓電陶瓷和鎢青銅結構鈮酸鹽無鉛壓電陶瓷中的一種或多種，優選為鈦酸鋇基無鉛壓電陶瓷。

本發明中，所述鈦酸鋇基無鉛壓電陶瓷主要種類有如下幾種：

(1)(1-x)BaTiO3-xABO3(A＝Ba、Ca等；B＝Zr、Sn、Hf、Ce等)；

(2)(1-x)BaTiO3-xABO3(A＝K、Na等；B＝Nb、Ta等)；

(3)(1-x)BaTiO3-xA0.5NbO3(A＝Ca、Sr、Ba等)；

其中，(1)-(3)中，x各自在0.5以下，優選為0.1-0.3。

本發明對所述不具有壓電效應的陶瓷種類無特殊要求，例如為粘土陶瓷、氧化鋁陶瓷、氮化矽陶瓷和碳化矽陶瓷中的一種或多種，優選為粘土陶瓷和/或氧化鋁陶瓷。

根據本發明的一種優選實施方式，當將汙水與壓電陶瓷層在靜態條件下接觸時，優選汙水與壓電陶瓷層的體積比為(0.1-5):1。

根據本發明的一種優選實施方式，當將汙水與壓電陶瓷層在動態條件下接觸時，汙水的液時空速為725-14400h-1。

本發明中，液時空速指的是，單位時間單位體積壓電陶瓷層處理的汙水量。

根據本發明的一種優選實施方式，當將汙水與壓電陶瓷層在靜態條件下接觸時，所述加壓條件通過向其中通入氣體進行施壓實現，氣體例如為空氣或惰性氣體，惰性氣體例如為氮氣。

根據本發明的一種優選實施方式，當將汙水與壓電陶瓷層在動態條件下接觸時，所述加壓條件通過泵對水進行施壓實現。

本發明對所述汙水的來源無特殊要求，優選所述汙水的水質為超過國家達標排放一級標準的5-30％的汙水。例如其可以為經過絮凝、過濾後的城鎮二級汙水處理廠排放水、石油煉製汙水處理廠排放水、化纖汙水處理廠排放 水和石油化工汙水處理廠排放水的一種或多種。

本發明所述絮凝為常規絮凝手段，本發明所述過濾為常規過濾方式，本發明在此不詳細介紹。

本發明所述泵為常規泵，作用是將水壓力進行提升。

本發明對汙水與壓電陶瓷接觸使用的容器無特殊要求，例如可以在柱狀罐體堆疊所述壓電陶瓷層，然後將水與所述壓電陶瓷層在柱狀罐體中在靜態或動態條件下進行接觸。

根據本發明的一種實施方式，所述汙水源為執行一級排放標準但是不能穩定達標的城鎮二級汙水處理廠排放水、石油煉製汙水處理廠排放水、化纖汙水處理廠排放水和石油化工汙水處理廠排放水的一種或多種，經過絮凝、過濾去除水中懸浮物後降低水的濁度至本發明的範圍，通過泵或通入氣體將水的壓力提高，帶壓的水通過固定在罐體中的壓電陶瓷層與壓電陶瓷進行接觸。

本發明提供的方法操作簡單、現場維護簡便。

本發明的方法可有效降低汙水的COD，使之達到穩定排放的標準，並且本發明的方法無需添加任何化學添加劑，不會造成二次汙染，安全環保。

本發明的方法，壓電陶瓷與水直接接觸，能量不損失，且陶瓷本身具有強度高、耐衝擊、耐腐蝕、抗汙染、壽命長的優點，由此使得本發明的方法非常適合於工業應用。

下面通過實施例對於整個過程做詳細的說明，但是本發明的權利要求範圍不受這些實施例的限制。同時，實施例只是給出了實現此目的的部分條件，但並不意味著必須滿足這些條件才可以達到此目的。

實施例1

某煉油企業執行國家一級排放標準，COD排放標準為60mg/L。但是其 外排汙水經常超標，在70-80mg/L。

COD為70-80mg/L的汙水經過絮凝、過濾後，濁度為5-10NTU；

在靜態條件下，在2MPa下，將該汙水與壓電陶瓷層(其中，使用的壓電陶瓷球剖視圖如圖1所示，外殼為球形結構，內核為球形結構，外殼與內核的質量比為3：1，外殼陶瓷為鈦酸鋇基無鉛壓電陶瓷(0.9BaTiO3-0.1CaZrO3，符合GB-T3388-2002標準)，內核陶瓷為氧化鋁陶瓷，壓電陶瓷球的直徑為0.8cm)接觸，其中，汙水與壓電陶瓷層的體積比為1：1；

經過處理後，排汙水COD為30-50mg/L，穩定達到排放標準。

實施例2

某化工企業汙水處理廠出水COD為65-70mg/L，經過絮凝過濾後汙水濁度為4-8NTU；

在動態條件下，在0.5MPa下，將該汙水流經壓電陶瓷層(其中，使用的壓電陶瓷球剖視圖如圖2所示，外殼為圓球形結構，內核為橢球形結構，外殼與內核的質量比為1：1，外殼陶瓷為鈦酸鋇陶瓷(0.8BaTiO3-0.2KNbO3，符合GB-T3388-2002標準)，內核陶瓷為粘土陶瓷，壓電陶瓷球的直徑為2.5cm)與壓電陶瓷層接觸，其中，汙水的液時空速為4800h-1；

經過處理後，排汙水COD為32-55mg/L，穩定達到排放標準。

實施例3

某化纖企業二沉池出水COD為61-75mg/L，二價錳1.5-2.0mg/L，濁度為8-12NTU；

在動態條件下，在1MPa下，將該汙水流經壓電陶瓷層(其中，使用的壓電陶瓷球剖視圖如圖4所示，外殼為圓球形結構，內核為正方體結構，外 殼與內核的質量比為2：1，外殼陶瓷為鈦酸鋇陶瓷(0.7BaTiO3-0.3Sr0.5NbO3，符合GB-T3388-2002標準)，內核陶瓷為氧化鋁陶瓷，壓電陶瓷球的直徑為1.90cm)與壓電陶瓷層接觸，其中，汙水的液時空速為7200h-1；

經過處理後，排汙水COD為30-45mg/L，二價錳0-0.1mg/L，穩定達到排放標準。

實施例4

某城鎮汙水處理廠COD為65-85mg/L汙水經過絮凝、過濾後，濁度為6-10NTU；

在動態條件下，在2MPa下，將該汙水與壓電陶瓷層(其中，使用的壓電陶瓷球剖視圖如圖1所示，外殼為球形結構，內核為球形結構，外殼與內核的質量比為1.5：1，外殼陶瓷為鈦酸鋇陶瓷(0.7BaTiO3-0.3BaSnO3，符合GB-T3388-2002標準)，內核陶瓷為氧化鋁陶瓷，壓電陶瓷球的直徑為2.5cm)接觸，其中，汙水的液時空速為14400h-1；

經過處理後，排汙水COD為35-55mg/L，穩定達到排放標準。

實施例5

按照實施例1的方法淨化汙水，不同的是，外殼與內核的質量比為5：1；

經過處理後，排汙水COD為50-60mg/L，穩定達到排放標準。

以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。